Karijeru je počeo u Vojvodini, nastavio u Partizanu, s kojim je u periodu od 2006-2011 bio osvajač i Prvenstva i Kupa Srbije. Dva puta je sa Partizanom trijumfovao u Eurointer ligi, a u 2011. osvojio prvu titulu klupskog prvaka Evrope. Iz Partizana je, nakon Svetskog prvenstva u Šangaju 2011. prešao u Pro Reko. Za trofejni italijanski klub je odigrao jednu sezonu i osvojio Prvenstvo i Kup Italije kao i Evroligu. 2012. godine vratio se u Srbiju i jednu sezonu igrao je za VK Crvena zvezda[3] s kojom je osvojio titulu prvaka Evrope, svoju treću uzastopnu (2011. je prvak Evrope postao kao igrač Partizana, a 2012. kao član Pro Reka). Sa juniorskom reprezentacijom Jugoslavije osvojio je Evropsko prvenstvo 2002. u Bariju i 2004. na Malti. U leto 2013. godine iz Zvezde je prešao u Rusiju gde je u Kazanju godinu dana igrao za Sintez. Odatle se 2014. vratio se u Pro Reko, uz ugovor na tri godine. Svaku od tri takmičarske sezone završio je duplom krunom u Italiji, a u sezoni 2014/2015. osvojio je i četvrtu titulu u najboljeg kluba u Evropi. U poslednjoj sezoni u Italiji bio je deo vaterpolo spektakla koji se igrao na okeanu.[4]
Naredna stanica u vaterpolo karijeri bio je Dinamo[5] iz Moskve, s kojim je osvajao pobedničke trofeje u Prvenstvu i Kupu Rusije[6], a od leta 2019. preselio se u Mađarsku i zaigrao za Solnoka. Trenira pod kontrolom bivšeg saigrača, a sada trenera Solnoka Živka Gocića.[7]
Pijetlović je kao član Solnoka osvojio Prvenstvo Mađarske i Kup Evrope u sezoni 2020/21.
Posle dve sezone u Solnoku, vraća se u Srbiju. U leto 2021. prešao je u VK Novi Beograd, za koji je debitovao u oktobru 2021, u prvom kolu Prvenstva Srbije.
Duško Pijetlović je poslednji strelac reprezentacije Srbije i Crne Gore. U finalu Svetskog kupa u Budimpešti 2006. postigao je gol kojim je stavljena tačka na jednu reprezentaciju.[8][9]
Na prvom takmičenju na kojem se Srbija nastupila kao samostalna reprezentacija, Evropskom prvenstvu 2006. u Beograd osvojio je zlatnu medalju. Prvu od pet sa osam odigranih šampionata Evrope. Pored pet zlatnih medalja osvojio je jedno srebro (Malaga 2008) i bronzu (Zagreb 2010). Poslednje zlato osvojio je u Barseloni 2018, a 2020. je u Budimpešti po prvi put ostao bez medalje na takmičenju najboljih ekipa starog kontinenta. Na drugom Evropskom prvenstvu koje je igrao u Beogradu, onom održanom 2016.godine dodeljena mu je nagrada za najboljeg igrača Evrope po izboru evropske plivačke organizacije LEN.[10][11]
Na takmičenju za najbolju reprezentaciju sveta četiri puta je bio na pobedničkom postolju. Prvi put u Rimu 2009. godine. Osvojio je zlatnu medalju, a isti uspeh ponovio je i 2015. ruskom Kazanju. Na šampionatu sveta u Kazanju, pored titule najbolje reprezentacije žiri novinara ga je proglasio za najboljeg igrača šampionata.[12] U Šangaju 2011. Pijetlović je osvojio srebrenu medalju, a bronzu je 2017.u Budimpešti. U Budimpešti je proslavio i jubilej – 400. gol za reprezentaciju Srbije.[13]
Srbija je Svetsko prvenstvo 2013. završila kao sedma, ali Pijetlović je zaslužio mesto u idealnom timu.[14]
Zbog povrede je propustio Svetsko prvenstvo u Melburnu, dok na ono održano u Južnoj Koreji 2019. nije išao odlukom selektora da odmori standardne igrače.[15]
Na Olimpijskim igrama osvojio je četiri medalje – dva zlata i dve bronze. Na olimpijskom debiju u Pekingu 2008. osvojio je bronzu, kao i četiri godine kasnije u Londonu. U Riju 2016. bio je deo tima koji je napravio najveći uspeh u srpskom vaterpolu i osvojio zlato. Srbija je, sa Pijetlovićem u timu, na Olimpijskim igrama u Tokiju odbranila zlato. Posle Tokija završio je karijeru u reprezentaciji.[16]
Devet učešća, osam zlatnih i jedna bronzana medalja rezultat je Duška Pijetlovića kada je u pitanju učešće na završnom turniru Svetske lige. Bronzu je odneo iz Podgorice 2009. godine. Prvo zlato osvojio je 2005. u Beogradu iako nije igrao u finalu, zatim u Đenovi 2008, a usledili su Niš, Firenca, Dubai, Bergamo, Huejdžou i Ruza. Poslednje finale ovog takmičenja odigrao je u Beogradu 2019. Na tom turniru 2019. zajedno sa Filipovićem i Prlainovićem postao je rekorder po broju osvojenih medalja na ovom takmičenju.[17] Jedini završni turnir Svetske lige koji je propustio bio je onaj iz Čeljabinska 2013.
Kada je u pitanju Svetski kup, Pijetlović je odigrao dva i oba puta osvojio zlato. Pomento takmičenje iz Budimpešte 2006. kada je postigao poslednji gol za tim Srbije i Crne Gore. Vesti: SCG lako protiv Španije Naredni put je igrao 2010. u Oradei.
Sa juniorskom reprezentacijom Jugoslavije osvojio je Evropsko prvenstvo 2002. u Bariju i 2004. na Malti.
Na Mediteranskim igrama je osvajao zlato 2009. u Peskari i 2018. u Taragoni. Te 2018. Proslavio je jubilarni 300. meč u reprezentaciji Srbije.[18]
Šampion sa Partizanom
Šampion sa Partizanom, 2012/13. - 
